高效掌握SolidWorks钣金零件加工设计概念

   钣金零件是以金属板为原料，通过折、弯、冲、压等工艺实现的一类零件，其最大的特点是零件的壁厚均匀。

   一、钣金零件的分类

   钣金零件一般可分为三类：

  1）平板类：指一般的平面冲裁件

   2）弯曲类：由弯曲或弯曲加简单成形构成的零件。

   3）成形类：由拉伸等成形方法加工而成的规则曲面类或自由曲面类零件。

   如图1所示，这些零件都是由平板毛坯经冲切、折弯或冲压等方式而加工出来的，它们与一般机加工方式加工出来的零件存在着很大差别。在冲压加工方式中，弯曲变形是使钣金零件产生复杂空间位置关系的主要加工方式。而其它加工方法一般只是在平板上产生凸起或凹陷以及缺口、孔和边缘等形状。这一特点是在建立钣金零件造型系统时所必须注意的。

   二、钣金零件特征

   特征是产品描述信息的集合，它不仅具有按一定拓扑关系组成的特定形状，而且反映特定的工程语义，适宜在设计、分析和制造中使用。从特征构型的角度来看，钣金件是由一系列特征构成，它们之间的相互联系便构成一个完整的零件。根据钣金件特点，可以归纳出如下特征：

   1）平面特征　构成零件的平面形状，是零件的基本部分，是连接弯曲的部分，也是局部成形和冲孔的母体。平面特征的几何形状由一个图形元素（直线、圆弧等）来表示。

   2）弯曲特征　它是由弯曲加工工序产生的形状，这里以简单弯曲特征为例，即由圆柱面表示的弯曲区。弯曲特征由组成该特征的几何元素和弯曲属性来表示。

   3）孔特征　它作为一般子特征而依附于其它特征，如在平面或弯曲特征上冲孔。孔的数据结构与平面特征基本相同。

   4）局部成形特征　由局部成形工序在冲压件上产生的形状。通常它的形状固定，尺寸不同，因此可以用参数来表达。

   5）用户自定义特征　由于钣金件种类繁多，往往会用到一些新的特征，因此特征建模系统有必要为用户提供自定义的手段。

  三、钣金工具

   SolidWorks提供了很多钣金零件中特有的钣金特征工具，包括基体法兰、边线法兰等，利用这些工具，用户可以很方便地完成钣金零件设计，得到钣金零件的应用状态和展开状态。

   SolidWorks提供了建立钣金零件的特有工具，这些工具位于【插入】|【钣金】菜单和【钣金】工具栏中，如图2

   四、钣金零件的设计树

   钣金零件和普通SolidWorks零件的不同之处就是钣金零件内部具有钣金零件的标识，具有钣金零件的特性，如图3所示的FeatureManager设计树中包括“钣金1”、“平板型式”等钣金的独有特征。

   “切割清单”：切割清单文件夹类似于普通零件的“实体”文件夹。由于SolidWorks钣金零件中支持多实体钣金，以实现多个钣金部分之间焊接工艺的特点，因此切割清单也可用于工程图中的焊件清单表。

   “钣金”：钣金特征中包含了默认的折弯参数，如折弯半径、折弯系数、折弯扣除或释放槽类型，如图4所示。

   “平板型式”特征：平板型式特征表示了钣金零件在展开状态下的形状。建立基体法兰以后，该特征默认为压缩状态，后续建立的特征也处于此特征的前面。单击【钣金】工具栏中的【展开】按钮切换“平板型式”的压缩状态，如图5所示，在展开状态下，“平板型式”特征中显示了钣金零件的折弯线草图、边界框以及所有展开的折弯。

   五、钣金零件厚度

   钣金零件是一种壁厚均匀的薄壁零件，对于同一个钣金实体而言壁厚是相同的。使用钣金工具建立特征时，如使用开环草图建立基体法兰，钣金零件的厚度相当于壁厚；如使用闭环草图建立基体法兰，则钣金零件的厚度相当于于拉伸特征深度，如图6所示。

   六、折弯半径

   板件折弯时，为了避免外表面产生裂纹，需要制定钣金折弯时的折弯半径，折弯半径是指折弯内角的半径，如图7所示，SolidWorks中钣金实体的默认折弯半径在建立基体法兰时，或者通过编辑“钣金”特征来指定。

   七、折弯系数

   折弯系数是用于计算钣金展开的折弯算法，SolidWorks中支持常用的“K-因子”、“折弯扣除”、“折弯系数表”和“折弯补偿”等方法。如图8所示，在“钣金”特征中定义默认的折弯系数。

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